W 1917 roku Albert Einstein zastosował swoją świeżo opracowaną ogólną teorię względności do opisu całego wszechświata. Równania wskazywały jednoznacznie, że kosmos nie powinien pozostawać niezmienny. Zamiast tego powinien się rozszerzać albo kurczyć. Problem polegał na tym, że w tamtym okresie większość uczonych była przekonana o istnieniu statycznego, niezmiennego wszechświata.
Nie chcąc odrzucać powszechnie akceptowanego obrazu rzeczywistości, Einstein zmodyfikował własne równania, wprowadzając dodatkowy składnik nazwany stałą kosmologiczną, oznaczaną grecką literą Lambda (Λ). Jej zadaniem było zrównoważenie siły grawitacji, dzięki czemu wszechświat mógł pozostawać stabilny i niezmienny.
Czytaj też: Naukowcy wykryli horyzont zdarzeń czarnej dziury. Szalone zjawisko potwierdza to, o czym mówił Einstein
Sytuacja zmieniła się zaledwie kilkanaście lat później, kiedy Edwin Hubble wykazał, iż galaktyki oddalają się od siebie. Oznaczało to, że wszechświat rzeczywiście się rozszerza. W konsekwencji dodatkowy składnik wprowadzony przez Einsteina wydawał się zbędny. Sam fizyk miał później określić dodanie stałej kosmologicznej mianem największego błędu swojego życia.
Historia nie zakończyła się jednak na tym. Pod koniec XX wieku astronomowie postanowili dokładnie zmierzyć tempo rozszerzania się wszechświata. Pojawiły się przypuszczenia, jakoby grawitacja materii miała stopniowo spowalniać ekspansję kosmosu. Wyniki obserwacji okazały się jednak całkowicie zaskakujące. W 1998 roku dwa niezależne zespoły badawcze odkryły, że wszechświat nie tylko nadal się rozszerza, lecz robi to coraz szybciej. Musiał więc istnieć nieznany mechanizm, który działa przeciwnie do grawitacji i napędza ekspansję kosmosu.
Najprostszym wyjaśnieniem okazało się… ponowne wykorzystanie stałej kosmologicznej. To właśnie ona stała się podstawą koncepcji ciemnej energii, czyli tajemniczego składnika, który według obecnych szacunków stanowi około 70 procent całkowitej zawartości energii wszechświata i odpowiada za przyspieszanie jego rozszerzania.
Na tej podstawie powstał współczesny standardowy model kosmologiczny Lambda-CDM. Oprócz stałej kosmologicznej obejmuje on również zimną ciemną materię, która odpowiada za formowanie galaktyk i wielkoskalowych struktur we wszechświecie. Model ten z niezwykłą precyzją opisuje promieniowanie reliktowe pozostałe po Wielkim Wybuchu, rozmieszczenie galaktyk, historię rozszerzania się kosmosu oraz wiele innych obserwowanych zjawisk.
Mimo imponującej skuteczności coraz częściej pojawiają się jednak sygnały, iż wspomniany model może nie być ostatecznym opisem rzeczywistości. Astronomowie dostrzegają pewne rozbieżności pomiędzy przewidywaniami teorii a najnowszymi pomiarami. Jednym z najbardziej znanych problemów pozostaje napięcie Hubble’a, a więc różnice w wartościach tempa rozszerzania się wszechświata uzyskiwanych różnymi metodami obserwacyjnymi. Bo choć obecny model jest niezwykle skutecznym narzędziem, to równie dobrze może stanowić jedynie przybliżenie bardziej złożonych procesów zachodzących we wszechświecie. Czas na poważnie wziąć scenariusze, w których ciemna energia nie jest stała, lecz zmienia się w czasie, albo sama teoria grawitacji wymaga rozszerzenia.
Paradoks jest dość zabawny: element uznawany przez Einsteina za największą pomyłkę okazał się niezbędny do wyjaśnienia jednego z najważniejszych odkryć współczesnej astronomii. Jednocześnie właśnie ten składnik może sugerować, iż obecna teoria opisująca ewolucję wszechświata jest niepełna i w przyszłości zostanie zastąpiona bardziej zaawansowanym modelem.
Źródło: The Journal of Young Physicists
